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介绍5G …所谓 “频谱”是指特定类型的无线通信所在的射频范围。不同的无线技术使用不同的频谱因此互不干扰。由于一项技术的频谱是有限的因此频谱空间存在大量竞争并且人们也在不断开发和增强全新的、高效率的频谱使用方式。
介绍5G 3GPP全球频谱 频带的带宽越多接收数据的量越大、速度越快。带宽越多下载大文件的用时越少。因此移动网络运营商和监管机构正在尽一切可能重构、获取或共享频谱资源。
所谓“频谱重构”是一种将一个现有应用所使用的频谱转移到新应用的方法例如2010年移动网络运营商将2G应用使用的频谱直接转移到4G LTE应用。
在释放频谱资源上尽管监管机构已有长足进步但仍需采取其他措施。为适应5G通信的众多用例和性能需求必须在所有频率范围都提供频谱资源。另外承运商为支持5G需要增加容量由于带宽是提高数据率的关键因此运营商必须取得更多宽带。
3GPP为全球各个地区分配国际移动电信IMT频带。3GPP是一个由移动系统制造商组成的集体性项目合作伙伴组织。过去几年3GPP通过重构和清理数字电视等现有服务稳步增加新的时分双工TDD和频分双工FDD3G和4G频带。
甚至在5G到来之前4G LTE就已在许多方面完善了频谱效率。随着高位调制技术的进步例如64和256正交波幅调制技术QAM以及多入多出MIMO和波束赋形技术的推出每秒峰值数据率被推升至2吉比特。另外LTE载波聚合技术也为移动网络运营商新增一个提高带宽的选项即将多个20MHz带宽的频率载波合并提供最高140MHz的可用频谱。在美国当非特许LAA和CBRS频谱与7分量载波CC聚合时可实现140MHz的聚合带宽。5G更进一步允许进一步加大分量载波带宽。在7GHz以下的FR1频段能够实现100MHz带宽对于FR2频段毫米波则可实现400MHz的带宽。如果个体移动网络运营商拥有足够的频谱许可证5G在FR2频段能够聚合达到800MHz的带宽。
5G频谱目前划分为两个频段
» 7GHz以下频段FR1
» 毫米波频段FR2
图3-1所示为世界各国被分配的7GHz以下频谱。 图3-1全球5G 7GHz以下频带使用情况蓝色为特许频谱灰色为非特许/共享频谱
在6GHz以上更容易在毫米波频带找到100MHz或以上的连续带宽。这种带宽通常集中在24GHz、28GHz、39GHz直至80GHz 5G允许的FR2信道带宽最高可达400MHz。
图3-2所示为全球现有毫米波频带的可用情况。虽然6GHz以上的频谱资源更多但这些频率的传播条件更为复杂往往需要基站与设备之间满足视距条件。另外毫米波还需要高度方向性波束赋形和大规模MIMO天线以便实时跟踪用户。 图3-2全球5G毫米波频带使用情况蓝色为特许频谱
认识频谱
5G的部署将是在当前频谱资产基础上的演进。
根据频带的不同技术性能也不同。对某些用例而言有些频带会比其他频带更适合。
您可以主要通过两种方式来考虑5G频带的分配和频带的特许无论是非特许频带、特许频带还是共享频带。
01 5G频带 5G频带分为三个明确类别
» 低频410MHz至1GHz。
• 容量有限但覆盖面积大室内穿透率强。
• 峰值数据率最高约为200Mbps。 » 中频1GHz至7GHz。
• 适合城镇部署增加容量。
• 峰值数据率最高约为2Gbps。 » 高频24GHz至100GHz毫米波。
• 覆盖面积有限但可能达到极高容量。
• 峰值数据率最高约为10Gbps。
随着运营商和原始设备制造商不断完善毫米波技术7GHz以下频率技术将在不久的将来成为首选5G网络技术。7GHz以下频率技术能够长距离递送高数据率因此不仅适合农村地区也适合城镇地区。 图3-3LTE-Advanced Pro与5G NR生态系统
毫米波等高频率频带最适合增强型移动宽带eMBB所需的短距离、低延时、超高容量传输。不过我们在上文提到这些高频率频带传输距离短更容易因为天气或物体原因而产生信号损耗并且室内穿透率有限。这种毫米波蜂窝站网络设计就像4G的小型蜂窝因为二者拥有相似的频率范围和覆盖率。
中频频谱平衡了多项能力在城镇和郊区环境下能够补充毫米波。中频频谱的传输距离更远、传播特性更好 因此除了人口稠密地区中频频谱还能在其他地区提供5G。另外中频部署还有一个优势运营商能够将中频能力添加到现有的4G蜂窝站区域从而减少了在建筑物顶部或周 边购买或租用空间产生的额外支出。
2GHz以下的低频提供优秀的覆盖率和移动性。对于低频用户可以使用载波聚合技术扩大带宽。低频非常适合互动通信和大规模机械类通信 mMTC。低频频谱也很适合室内穿透。
02 频谱特许 下面我们来看以下三种频谱分配方法
» 非特许频谱LTE-U、LAA、eLAA、Wi-Fi、蓝牙、C-V2X、DSRC、CBRS
» 特许频谱拍卖的已清理频谱
» 共享频谱需要授权才能共享接入的频谱
可用的非特许频谱数量很大远超特许频谱。目前非特许频谱主要被用于Wi-Fi、点对点通信、传送或回传、读表及自动化。另外国际上的非特许频谱还被预留给工业、科学和医疗应用。全世界的特许频谱都由原产国进行管理和管制例如美国联邦通信委员会FCC管理着美国的频谱。
非特许频谱的频带通常是共享频带。但是为确保共享秩序非特许频谱的使用存在一定限制。所有非特许频谱的用户都必须遵守相关规范这些规范限制了允许的传输功率、辐射方向图、工作周期及接入程序并确保在服务全体用户的同时减少干扰。共享5GHz非特许频带的LAA和Wi-Fi就是其中一个例子。
03 动态频谱共享
频谱共享是向5G SA迁移过程中的一个重要组成部分。动态频谱共享技术是促使移动网络运营商快速启用5G的“催化剂”。有了动态频谱共享技术承运商能够在当前4G LTE使用的频带内启用5G。动态频谱技术让现有的LTE运营商能够同时运营5G NR和LTE。
另外有了动态频谱共享技术运营商不必为4G LTE或5G分割频谱而是可以在这两种技术之间共享频谱。这让运营商能够智能化地、灵活地、快速地在现有4G网络范围内推出和增加5G。动态频谱共享技术让5G和4G LTE能够同时在同一频带运行它是一项改变游戏规则的技术。 【以上信息由艾博检测整理发布如有出入请及时指正如有引用请注明出处欢迎一起讨论我们一直在关注其发展专注CCC/SRRC/CTA/运营商入库】
